口服膠原蛋白水解產(chǎn)物對(duì)皮膚的作用

膠原蛋白是結(jié)締組織主要的結(jié)構(gòu)蛋白，占全身總蛋白的25%～30%。皮膚中膠原蛋白主要分布于真皮層，含量約為70%，主要為I（85%）、III和Ⅴ型[1]。膠原蛋白纖維的網(wǎng)狀架構(gòu)為皮膚提供了彈性，纖維間分布著大量的水分、細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞，是皮膚重要的生化反應(yīng)場(chǎng)所[2]。隨著人體衰老，皮膚中膠原蛋白纖維變細(xì)，紋路逐漸紊亂。在40歲以上和更年期婦女腹部皮膚中，真皮中膠原蛋白含量顯著下降[3]。通常認(rèn)為膠原蛋白的破壞主要是由基質(zhì)金屬蛋白酶（Matrix Metalloproteinase， MMP）使其降解，自由基、紫外線(xiàn)使之變性，糖類(lèi)與膠原蛋白反應(yīng)形成糖基化產(chǎn)物而失去正常結(jié)構(gòu)和彈性。因此，保護(hù)和補(bǔ)充真皮中膠原蛋白對(duì)美容護(hù)膚有重要意義。

中國(guó)有食用阿膠、豬蹄、雞爪等食物美容的傳統(tǒng)，這些食物主要成分是膠原蛋白。近年來(lái)流行服用膠原蛋白水解產(chǎn)物（Collagen Hydrolysates，CH，主要成分是分解后的膠原蛋白肽和氨基酸）作為美容食品。談及CH對(duì)皮膚的作用，三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題引人關(guān)注：①口服CH能否被人體吸收；②CH需要先分解成游離氨基酸（Free Amino Acid， FAA）再吸收，相比其他蛋白質(zhì)來(lái)源有何優(yōu)勢(shì)；③消化吸收后能否富集在皮膚、促進(jìn)皮膚膠原蛋白合成、并改善皮膚質(zhì)量。現(xiàn)就這些問(wèn)題及其機(jī)理綜述如下。

1 膠原蛋白水解產(chǎn)物的消化、吸收、分布

1.1 膠原蛋白水解產(chǎn)物可被良好吸收：膠原蛋白及其水解產(chǎn)物均易于吸收。冷向軍等[4]測(cè)定了異育銀鯽對(duì)膠原蛋白的消化率，高達(dá)97.3%。膠原蛋白肽（Collagen-Derived Peptides， CP）是膠原蛋白的水解產(chǎn)物，吸收率可達(dá)100%，并可促進(jìn)食物中其他蛋白質(zhì)的吸收[5]。Steffen Oesser等[6]證實(shí)，給小鼠喂食膠原蛋白水解產(chǎn)物（Collagen Hydrolysates， CH）在12h內(nèi)被吸收95% 。Mari Watanabe-Kamiya ma等利用14C標(biāo)記研究了來(lái)自雞爪的膠原蛋白水解三肽的消化和吸收，證明Wistar小鼠攝入后3h內(nèi)，門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈、尾靜脈血漿中膠原蛋白水解三肽濃度達(dá)到峰值，表明CH可以被快速、良好地消化和吸收[7]。

1.2 膠原蛋白水解產(chǎn)物的吸收形式：通常認(rèn)為，CH必須先被水解成FAA才能被吸收，但這種傳統(tǒng)說(shuō)法可能需要修正。許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)蛋白質(zhì)大分子可被腸直接吸收，甚至保持其原有功能[6]。CH所含的CP可以被直接吸收入血。Mari Watanabe-Kamiyama等發(fā)現(xiàn)小鼠攝取CH之后，其血漿中出現(xiàn)了膠原蛋白特征性的Gly-Pro-Hyp（甘氨酰-脯氨酸-羥脯氨酸）三肽序列[7]。Koji Iwai等研究了豬皮、雞爪和軟骨來(lái)源的CP在人體的吸收，口服后1～2h，血漿中羥脯氨酸（Hydroxyproline， Hyp）總濃度顯著升高至峰值，其中約1/3以肽形式存在，主要是寡肽Pro-Hyp [8]。Hiroki Ohara等[9]研究顯示CH中的三肽和寡肽可直接吸收入血，主要以Pro-Hyp形式存在。肽在小腸有獨(dú)立于FAA的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，且彼此互不影響，肽的吸收不僅比FAA迅速，吸收率也更高[10]。膠原蛋白水解產(chǎn)物容易被高效吸收，這可能是身體能夠高效利用膠原蛋白水解產(chǎn)物的重要基礎(chǔ)。

1.3膠原蛋白水解產(chǎn)物吸收后的分布：Mari Watanabe-Kamiyama等利用14C示蹤研究來(lái)自雞爪的I型膠原蛋白的水解產(chǎn)物吸收后在小鼠身體中的分布。口服后2～6h，被14C標(biāo)記的Gly-Pro-Hyp三肽分布至全身各主要器官，14天檢查發(fā)現(xiàn)其他器官中的放射水平基本消失，僅皮膚中保持70%。水解并分析小鼠皮膚中的膠原蛋白，證實(shí)水解所得的Gly-Pro-Hyp三肽來(lái)自雞爪，試驗(yàn)表明I型膠原蛋白水解產(chǎn)物口服吸收后可以特異性地富集于皮膚并被利用[7]。口服CH/CP可特異性存在于膠原蛋白豐富的組織中，而且不同氨基酸序列的肽富集的部位不同[6]，Gly-Pro-Hyp序列主要被皮膚利用[7]。這可能與成纖維細(xì)胞對(duì)膠原蛋白肽的趨化性有關(guān)[11-12]。Yasutaka Shigemura等[13]認(rèn)為，膠原蛋白肽Pro-Hyp不僅充當(dāng)合成膠原蛋白的原料，還可能在Pro-Hyp信號(hào)通路中擔(dān)任信號(hào)肽角色，甚至被直接轉(zhuǎn)運(yùn)入成纖維細(xì)胞作為直接信號(hào)。

2 CH對(duì)皮膚的作用及機(jī)理研究進(jìn)展

2.1 CH對(duì)人體皮膚的作用臨床觀察：Sumida等[14]評(píng)估了每日攝取10g CH對(duì)人體皮膚的影響，試驗(yàn)組女性皮膚吸水能力逐漸上升，但與對(duì)照組的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異不顯著。Koyama Yoichi等[15]評(píng)估了日常攝食CP對(duì)人角質(zhì)層含水量的影響，試驗(yàn)組每人每天飲用含10g CP的飲料100ml共60天，試驗(yàn)組皮膚角質(zhì)層吸水能力較對(duì)照組升高，提示口服CP可提升角質(zhì)層含水量，且對(duì)真皮和表皮都有改善作用。余宙等[16]觀察了魚(yú)皮提取的小分子膠原蛋白粉對(duì)人體皮膚水分影響，結(jié)果顯示試驗(yàn)組皮膚水分顯著提升，與對(duì)照組相比差異顯著（P<0.05），說(shuō)明口服魚(yú)皮膠原蛋白可顯著提升皮膚水分。周雙琳等[17]研究了口服小分子魚(yú)膠原蛋白粉對(duì)女性健康與皮膚的影響，結(jié)果顯示受試組健康評(píng)分較口服前有明顯改善（P<0.05），儀器測(cè)量面部皮膚細(xì)紋、毛孔、紋理、紫質(zhì)、水份、油脂改善明顯（P<0.05），證實(shí)口服小分子魚(yú)膠原蛋白粉可部分改善女性面部膚質(zhì)。

2.2 CH對(duì)真皮膠原蛋白纖維和成纖維細(xì)胞的作用：Naoya matsuda等研究了CP對(duì)FB和真皮細(xì)胞間質(zhì)的作用。給豬喂食CP 0.2g/kg共62天，對(duì)照組喂給乳白蛋白，試驗(yàn)組FB密度、膠原蛋白纖維密度和直徑較對(duì)照組和空白組顯著提升，表明口服CP可以提升成FB密度，促進(jìn)真皮膠原蛋白纖維合成。由于對(duì)照組并無(wú)FB密度、膠原蛋白纖維密度和直徑顯著提升，提示這些改善是通過(guò)蛋白特異性方式進(jìn)行的，而非單純依靠增加氨基酸攝取 [18]。Yasutaka Shigemura等將小鼠皮膚小片在24孔塑料板中用不含胎牛血清培養(yǎng)基（FBS-free）培養(yǎng)72h， 加入膠原蛋白肽Pro-Hyp （200 nmol/mL） ，顯著增加了FB從小鼠皮膚向培養(yǎng)板的遷移，但加入絲裂霉素后，遷移中止，提示膠原蛋白肽Pro-Hyp可刺激小鼠皮膚FB生長(zhǎng)，并增加從皮膚中遷移出的FB數(shù)量[13]。Hiroki Ohara等通過(guò)體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，濃度為200nmol/mL的膠原蛋白肽Pro-Hyp可顯著提升人皮膚FB增殖（1.5倍）及透明質(zhì)酸合成（3.8倍），同時(shí)發(fā)現(xiàn)透明質(zhì)酸合成酶2（Hyaluronic Acid Synthetase II， HAS2）的mRNA水平提升（2.3倍），提示膠原蛋白肽Pro-Hyp可通過(guò)激活HAS2的轉(zhuǎn)錄，刺激FB有絲分裂和透明質(zhì)酸合成[19]。

2.3 口服膠原蛋白水解產(chǎn)物對(duì)皮膚作用的動(dòng)物試驗(yàn)：口服膠原蛋白肽可抑制UVB誘導(dǎo)的皮膚損傷。Modori Tanaka等發(fā)現(xiàn)口服CP能顯著提升小鼠角質(zhì)層含水量，組織病理檢查提示口服CP能防止小鼠角質(zhì)層因UVB照射而增厚，使真皮層中I型膠原蛋白含量顯著增加 [20]。Vivian Zague等發(fā)現(xiàn)口服CH能顯著促進(jìn)小鼠皮膚中I型膠原蛋白合成。連續(xù)4周給大鼠投喂AIN-93修飾的飼料，對(duì)照組和試驗(yàn)組的飼料中分別含12%酪蛋白和CH。分析發(fā)現(xiàn)：試驗(yàn)組皮膚中I型膠原蛋白增加了4倍（3.4±1.7） ，對(duì)照組只有（0.8±0.5）；IV型膠原蛋白含量，試驗(yàn)組 （6.7±1.1）為對(duì)照組的3倍（2.3±1.2） [21]。Okawa[22]進(jìn)行了小鼠在體試驗(yàn)及人體皮膚細(xì)胞體外試驗(yàn)，證實(shí)膠原蛋白三肽（collagen tripeptide， CTP）可顯著提升透明質(zhì)酸合成，口服CTP顯著降低丙酮誘導(dǎo)的干燥皮膚TEWL、改善皮膚干燥。

3 口服CH改善皮膚的機(jī)理

口服膠原蛋白及CH/CP改善皮膚的機(jī)理尚未完全清楚，推測(cè)其機(jī)理可能是：相比其他蛋白質(zhì)，能為皮膚提供合成膠原蛋白所需的數(shù)量足夠、比例合理的氨基酸、肽，吸收和利用效率更好，并具有抗氧化、抑制MMP2等綜合特性。膠原蛋白中甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸含量達(dá)50%左右，普通蛋白質(zhì)來(lái)源不能提供如此高含量的三種氨基酸（如雞蛋的脯氨酸含僅為3.07%[23]）。雖然身體可以利用必需氨基酸合成這些氨基酸，但需要額外消耗能量，其效率比不上直接供給理想比例的氨基酸。在某些情況下，脯氨酸等還會(huì)成為條件必需氨基酸，自身合成并不能滿(mǎn)足需求[24]，可能使其成為合成膠原蛋白的限制性氨基酸。肽不僅被腸道直接高效吸收進(jìn)入血液，還可以被組織直接利用，且比FAA效率更高[10]，CP具有抗氧化作用[25]，還可以抑制MMP2活性[21]，保護(hù)皮膚中的膠原蛋白免于損耗，這也可能是CH能提升皮膚中膠原蛋白含量的原因。

4 展望

CH有良好的耐受性[26-28]。小鼠經(jīng)口服或皮膚急性毒性試驗(yàn)未觀察到副毒作用[18，29-30]。FDA將CH列入GRAS級(jí)（generally recognized as safe），確認(rèn)CH是安全的。Huey-Jine Chai等發(fā)現(xiàn)，在皮膚上涂抹魚(yú)鱗膠原蛋白肽可顯著改善角質(zhì)層含水量，熒光標(biāo)記顯示魚(yú)鱗膠原蛋白肽能夠達(dá)真皮[31]，顯示了膠原蛋白肽在化妝品中應(yīng)用的潛能。口服膠原蛋白水解產(chǎn)物的臨床研究還不普遍，這方面顯然還需要開(kāi)展大量的工作。現(xiàn)有研究證實(shí)其在安全性、有效性方面呈現(xiàn)出來(lái)的潛力，結(jié)合可獲得性方面的巨大優(yōu)勢(shì)，在皮膚保養(yǎng)領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景。

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[收稿日期]2013-01-06 [修回日期]2013-03-05

編輯/李陽(yáng)利